Elektronika a biofyzika

Současná biofyzika je oborem, který se rychle rozvíjí. Zabývá se vzájemnými, tedy přímými i zpětnými vazbami mezi živou a neživou přírodou. Zkoumá rovněž vliv prostředí na živé organismy z pohledu fyzikálních zákonitostí. Je-li rozšířena o další vědní obory, jako sociologii, psychologií, urbanistiku, ekonomiku aj. mění se v ekologii. Ta však již studuje utvářeni životního prostředí společnosti v celém souboru vlivů působících jak na tuto společnost, tak i na přírodu.

Průkopníkem biofyziky byl u nás profesor Ferdinand Herčík, ředitel Biofyzikálního ústavu ČSAV v Brně v letech 1952 až 1966. Minulé pojetí biofyziky však mělo jen značně zúžený prostor pro studium vlivů působících na živé organismy. Vliv ideologie nedovoloval pojímat živou hmotu jinak, než jako hmotnou soustavu nacházející se v prostoru a čase. Vlastní podstatu života bylo nutno chápat jako konečnou, specifickou vlastnost hmoty. Ale ani nábožensky pojímaný obraz života, jakožto řízení boží, člověkem neovlivnitelné, nevede k skutečnému poznání mnohdy zdánlivě nevyzpytatelného chování rostlin a živočichů včetně člověka a jeho společnosti. 

K objasňováni vzájemného působení živé a neživé hmoty se ve vědecké biofyzice využívá biologického, fyzikálního, ale hlavně matematického modelováni zkoumaných procesů. Některé vlivy lze zase velmi dobře zjišťovat a měřit vhodnými elektronickými přístroji. Živým organismem, nacházejícím se v daném prostředí, totiž protékají bioproudy, přičemž změnami jejich velikosti vznikají v živé tkáni určité biopotenciály. Jsou to malá elektrická napětí, která lze naměřit mezi dvěma body tkané živého organismu. V lékařské praxi se měřením tohoto napětí zjišťuje zdravotní stav příslušného organismu. Známá je elektrokardiografie (kontrola srdečního biopotenciálu), elektroencefalografie (kontrola mozku), elektromyografie (kosterní svalstvo), zjišťování bodů pro interpunkci (místa s vyšší vodivosti než má okolní tkáň) a další měření úzce specializo­vanými měřícími přístroji. Slabá, a!e citlivými přístroji měřitelná napětí vznikají také na povrchu mladých rostlinných buněk.

Termín biofyzika se patrně poprvé objevil v nadpise knihy A. V. Hilla z roku 1931 Adventures in Biophysics (Dobrodružství v biofyzice), ale za jednoho z prvních biofyziků můžeme pokládat již Gatvaniho (1737 až 1798), který pátral po živočišné elektřině a děla pokusy se žabími stehýnky. Objevil pohyby svalů způsobené elektrickým proudem. Nikdy se nedozvěděl, že svými pokusy dospěl k objevu ne jednoho, ale hned tří jevů, totiž chemické elektřiny vznikající na dvou různých kovech ve vhodném roztoku, možnosti přenosu elektrické energie na jiný sval a snad i vybuzení oné původně hledané živočišné elektřiny. Chemickou elektřinu v její využitelné podobě však objeví! až A. Volta a na další dva objevy se muselo čekat až do konce 19. století. Nicméně již M. Faraday dělal kolem roku 1830 pokusy s mořskými elektrickými rybami. Došel k závěru, že jde o stejnou elektřinu, jaká vzniká třením, tedy o statický náboj, tedy o elektřinu vyráběnou živočichem v tzv. koncentračních článcích. Ty vznikají v buňkách, kde metabolickou činností se na jedné straně buněčné membrány hromadí sodné, na druhé draselné ionty, Při nervovém vzruchu se koncentrace vyrovnávají za vzniku potenciálu. Jde jen o desítky milivoltů, takže napětí £00 až 500 V, kterým ryby působí na své okolí, vzniká sériovým vybitím mnoha článků. Aby se však tyto články nevybily postupně, ale současně, mají zpožďovací členy. Nervový impuls, který proběhne po páteři elektrického úhoře, způsobí, že se vybijí najednou.

Funkci živého organismu lze do určité míry ovlivňovat i vnějším elektrickým či magnetickým polem. Známé jsou různé druhy elektroléčby i magnetoterapie. Střídavá elektromagnetická pole zejména velmi vysokých kmitočtů však tkané rozrušují, ba i usmrcují.

Buňky vystavené působení silnému vysokofrekvenčnímu poli o vysokém kmitočtu se ohřívají a při velmi vysokých kmitočtech se doslova propečou. Tohoto jevu se využívá u mikrovlnné pečící trouby.

Tak jako je elektroléčba již běžnou metodou využívající léčebných účinků elektrického proudu, stává se jí i magnetoterapie. Tento způsob léčení vnějším magnetickým polem je dnes v mnohých zemích běžnou lékařskou metodou. Například v SRN vyrábí příslušné přístroje firma ELEC nebo Pamatron, ve Švýcarsku firma Marah atd. Tuto metodu povolilo i naše ministerstvo zdravotnictví a přístroje má vyrábět družstvo Rukov v Rumburku. Firma Pamatron kromě velkých zařízení vyrábí kapesní přístrojek Starlet napájený jen malou baterií 9 V se spotřebou pouhých 0,18 W. Bylo zjištěno, že nejlépe působí pulsní stejnosměrné magnetické pole s frekvencí pulsů do 12 Hz, přičemž 1 až 3 Hz pomáhá při nespavosti, uklidňuje a odstraňuje neklid, 4 až 5 Hz působí proti bolestem hlavy, 6 až 7 Hz při ischiasu, 8 až 12 Hz při revmatických bolestech, citlivostí na počasí a také urychluje hojení ran. Jižní pól je účinnější než pól severní, který spíše tlumí bolesti, kdežto jižní regeneruje.

Použití magnetoterapie má tu výhodu, že energií lze soustředit na choré místo a neovlivňují se jiné tkáně, na rozdíl od léčiv, která zaplavuji celý organismus. Při pravidelném používání přístroje již zpravidla není třeba léků (sedativ), nebo jen v malé míře.

Mladý elektronik č. 1/1991